1 2019/2020
KARTA KURSU STUDIA I STOPNIA
Nazwa TERMODYNAMIKA
Nazwa w j. ang. Thermodynamics
Koordynator Prof. dr hab.
Ryszard J. RADWAŃSKI
Zespół dydaktyczny
Dr Renata Bujakiewicz-Korońska Dr hab. Irena Jankowska-Sumara
Punktacja ECTS* 3
Opis kursu (cele kształcenia)
Kurs (15w+15cw) ma na celu zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami i zależnościami termodynamicznymi oraz ich związkami z mikroskopową budową materii. Wypracowanie umiejętności stosowania wprowadzonych pojęć i metod w rozwiązywaniu prostych problemów fizycznych z zakresu termodynamiki klasycznej z wykorzystaniem modeli fizycznych oraz odpowiedniego aparatu
matematycznego (rachunku różniczkowego i całkowego funkcji wielu zmiennych). Daje wiadomości teoretyczne i umiejętności do opisu zjawisk i procesów makroskopowych na gruncie termodynamiki fenomenologicznej i fizyki cząsteczkowej.
Warunki wstępne
Wiedza
wiedza z liceum
Umiejętności
wiedza z liceum
Kursy
wiedza z liceum
2 Efekty uczenia się
Wiedza
Efekt uczenia się dla kursu Odniesienie do efektów kierunkowych W01. Student zna podstawowe pojęcia termodynamiki
fenomenologicznej: temperatura, energia
wewnętrzna, praca, ciepło, entropia. Student rozróżnia opis makroskopowy i mikroskopowy układu
termodynamicznego.
W02. Student zna zasady termodynamiki i jego wykorzystywać do opisu przemian fazowych.
W03. Student zna II zasadę termodynamiki i ograniczenia wykorzystania energii cieplnej. Zna pojęcie entropii jako funkcji stanu i jej mikroskopową statystyczną interpretację (teoria Boltzmanna).
W04. Student rozpoznaje i określa makroskopowe cechy materii; zna model gazu doskonałego i różnice względem gazów rzeczywistych; rozumie przemiany fazowe i zna ich mikroskopową interpretację; zna zasady opisu procesów
nierównowagowych, przewodnictwa cieplnego, dyfuzji,..
K_W01, K_W02, K_W03
K_W01, K_W02, K_W03
K_W01, K_W02, K_W03 K_W07 ...
K_W01, K_W02, K_W03 K_W07 ...
Umiejętności
Efekt uczenia się dla kursu Odniesienie do efektów kierunkowych U01, Student zna podstawowe pojęcia
termodynamiki fenomenologicznej takie jak np.:
temperatura, energia wewnętrzna, praca, ciepło,
entropia, potencjały termodynamiczne. Student rozróżnia opis makroskopowy i mikroskopowy układu
termodynamicznego.
U02. Student umie zasady termodynamiki i je wykorzystywać do opisu przemian fazowych.
U03. Student umie II zasadę termodynamiki i rozumie ograniczenia wykorzystywania energii cieplnej. Rozumie pojęcie entropii jako funkcji stanu i jej mikroskopową statystyczną interpretację (teoria Boltzmanna).
U04. Student umie rozpoznać i omówić makroskopowe cechy materii; zna model gazu doskonałego i zauważa różnice względem gazów rzeczywistych; dostrzega i opisuje przemiany fazowe w różnych procesach fizycznych; rozumie procesy nierównowagowe, przewodnictwo cieplne, dyfuzja, osmozę ..
K_U01, K_U02, K_U03, K_U06, K_U07, K_U08, K_U09, K_U10,
K_U11
K_U01, K_U02, K_U03, K_U06, K_U08, K_U09, K_U10, K_U11
K_U01, K_U02, K_U03, K_U06, K_U07, K_U08, K_U09, K_U10,
K_U11...
K_U01, K_U02, K_U03, K_U06, K_U07, K_U08, K_U09, K_U10,
K_U11...
3
Kompetencje społeczne
Efekt uczenia się dla kursu Odniesienie do efektów kierunkowych K01. Student korzysta z różnych źródeł informacji
dotyczących termodynamiki w celu podnoszenia poziomu swojej wiedzy i umiejętności.
K02. Student posiada nawyk śledzenia na bieżąco aktualnych wydarzeń w technice i fizyce w celu podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i osobistych.
K03. Student rozumie konieczność kształcenia przez całe życie.
K_K01
K_K02
K_K03 ...
Organizacja
Forma zajęć Wykład (W)
Ćwiczenia w grupach
A K L S P E
Liczba godzin 15 15
Opis metod prowadzenia zajęć
Na zajęciach zwraca się wielką uwagę na dobre zrozumienie przez studentów zagadnień, biorąc pod uwagę ich (w większości) przyszłą pracę w szkole. Podkreśla się różnicę pomiędzy opisem
fenomenologicznym a opisem mikroskopowym w skali atomowej. Studenci na ćwiczeniach wykonują dużo konkretnych obliczeń. W ćwiczeniach konwersatoryjnych stosuje się metody aktywizujące: metoda dyskusji dydaktycznej i metoda problemowa.
Formy sprawdzania efektów uczenia się
E – learning Gry dydaktyczne Ćwiczenia w szkole Zajęcia terenowe Praca laboratoryjna Projekt indywidualny Projekt grupowy Udział w dyskusji Referat Praca pisemna (esej) Egzamin ustny Egzamin pisemny ZO Inne
W01
X
W02
X
U01
X
U02
X
K01
X
K02
X
...
x
4
Kryteria oceny
BARDZO DOBRY
Student posiada wiedzę i umiejętności wymienione w punktach W1 – W4 U1 – U4 oraz kompetencje K1 – K3 i wykazuje samodzielność,
operatywność i twórcze podejście w ich stosowaniu w procesie edukacyjnym.
DOBRY
Student posiada wiedzę i umiejętności wymienione w punktach W1 – W4, U1 – U4 oraz kompetencje K1 – K3. Wykorzystuje je w procesie
edukacyjnym według wskazówek nauczyciela akademickiego.
DOSTATECZNY
Student posiada wiedzę i umiejętności wymienione w punktach W1 – W4, U1 – U4 oraz kompetencje K1 – K3. Stosuje je w procesie edukacyjnym według szczegółowych instrukcji nauczyciela akademickiego.
NIEDOSTATECZNY
Student nie opanował wiedzy wymienionej w punktach W1 – W4 ani nie osiągnął większości wspomnianych umiejętności i kompetencji.
Uwagi
Treści merytoryczne (wykaz tematów)
1. Termodynamika fenomenologiczna. Temperatura, ciepło i I zasada termodynamiki, ciepło właściwe, Przemiany, ciepła przemiany, Makroskopowe cechy materii a jej mikroskopowa budowa: gaz, ciecz, ciało stałe. Diagram fazowy wody. Mechanizmy przekazywania ciepła.
2. Kinetyczno-molekularna teoria gazów. Równanie gazu doskonałego. Model gazu doskonałego a modele gazów rzeczywistych.
3. Ciśnienie, temperatura i prędkość średnia kwadratowa. - elementy mechaniki statystycznej Rozkład prędkości cząsteczek, Rozkład Maxwella.
4. Molowa ciepła właściwe gazów, stopnie swobody (wodór molekularny H2, metan CH4,..).
Przemiany fazowe i ich mikroskopowa interpretacja. Procesy rzeczywiste i procesy kwazistatyczne.
Procesy odwracalne i nieodwracalne.
5. Przemiany; Izoterma a adiabata. Praca wykonywana przez gaz. Sprawność.
Entropia i II zasada termodynamiki. Entropia jako funkcja stanu.
6. Statystyczne spojrzenie na entropię.
Prawdopodobieństwo i entropia, teoria Boltzmanna.
7. Opis makroskopowy i mikroskopowy układu termodynamicznego: parametry
makroskopowe, stan równowagi termodynamicznej, pojęcie stanu makroskopowego oraz mikrostanu.
8. Zasady opisu procesów nierównowagowych, przewodnictwo cieplne, dyfuzja, osmoza.
Wykaz literatury podstawowej
D. R. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy Fizyki t.2; r. 19-21, PWN 2003
K. Jezierski, K. Sierański, I. Szlufarska - Repetytorium r. 6 (s131-161zad) - Oficyna Wydawnicza SCRIPTA K. Sierański, K. Jezierski, B. Kołodka - Fizyka cz. II (s.4-41; zad.4-32)
- Oficyna Wydawnicza SCRIPTA
5 Wykaz literatury uzupełniającej
S. Szczeniowski, Fizyka Doświadczalna cz.II; PWN
Bilans godzinowy zgodny z CNPS (Całkowity Nakład Pracy Studenta)
liczba godzin w kontakcie z prowadzącymi
Wykład - Termodynamika - Fiz-Is- s1_ 2019 15 Konwersatorium (ćwiczenia, laboratorium itd.) 15 Pozostałe godziny kontaktu studenta z prowadzącym 5
liczba godzin pracy studenta bez kontaktu z prowadzącymi
Lektura w ramach przygotowania do zajęć 10 Przygotowanie krótkiej pracy pisemnej lub referatu po
zapoznaniu się z niezbędną literaturą przedmiotu 10 Przygotowanie projektu lub prezentacji na podany temat
(praca w grupie) 10
Przygotowanie do egzaminu/zaliczenia 10
Ogółem bilans czasu pracy 75
Liczba punktów ECTS w zależności od przyjętego przelicznika 1 ECTS=25h 3
